การศึกษาความเป็นไปได้ในการผลิต R-phenylacetylcarbinol จากกากของแข็งที่เหลือจากกระบวนการผลิต ข้าวโพดหวานบรรจุกระป๋อง อ.ดร. นพพล เล็กสวัสดิ์ อ. สุภเวท มานิยม ภาควิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ทีมงานวิจัย นักศึกษา นายวรายุทธ เนติกานต์ นางสาวธาริณี ทิมาบุตร นักศึกษา นายวรายุทธ เนติกานต์ นางสาวธาริณี ทิมาบุตร อาจารย์พี่เลี้ยง อ.ดร.นพพล เล็กสวัสดิ์ อ.สุภเวท มานิยม โรงงาน บริษัทลำปางฟู้ดส์

บทนำและวัตถุประสงค์ บริษัทส่งออกผลิตภัณฑ์ข้าวโพดหวาน (sweet corn) มากถึง 800 ตู้ในปี พ.ศ. 2549 มีกากของแข็งในรูปของเศษเมล็ดและซังข้าวโพดเป็นจำนวนมาก เป้าหมายโครงการ เพื่อศึกษาระดับความเข้มข้นของกากข้าวโพดและแหล่งเอนไซม์ที่เหมาะสมสำหรับการเตรียม glucose hydrolysate เพื่อศึกษาเวลาในการ inoculate หัวเชื้อจุลินทรีย์และศึกษาประสิทธิภาพการผลิต R-phenylacetylcarbinol (PAC) จากหัวเชื้อจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ที่มีความสามารถในการผลิตเอทานอลจากอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีแหล่งอาหารคาร์บอนเป็นกากของแข็งที่ผ่านกระบวนการย่อยด้วยเอนไซม์อะไมเลสจากการศึกษาขั้นแรก

การวิเคราะห์ผล น้ำตาลกลูโคส, ฟรุกโตส, ซูโครส (BIORAD Aminex@HPX-87H), เอทานอล (Graves et al., 2006), กรดอะซิติก กรดซิตริก (NREL, 1998) และกรดซัคซินิค ด้วย HPLC คอลัมน์ (BIORAD Aminex@HPX-87H) ค่า pH ด้วย pH meter ค่ากิจกรรมการทำงานของ PDC ด้วย spectrophotometric decarboxylase assay (Leksawasdi, 2004) มวลแห้งทั้งหมดของเชื้อจุลินทรีย์ (Leksawasdi, 2004) ปริมาณโปรตีนทั้งหมดด้วย Coomassie Blue (Rosche et al., 2002) ปริมาณน้ำตาลทั้งหมดด้วย phenol (Dubois et al., 1956) TSS ในหน่วยองศาบริกซ์ ด้วย hand refractometer

การวิเคราะห์ผล ไพรูเวต (ปรับปรุงจาก Czok & Lamprecht, 1974) เบนซาลดีไฮด์, เบนซิลแอลกอฮอล์ และ PAC (Rosche et al., 2001) อะเซตาลดีไฮด์ (ปรับปรุงจาก Bernt and Bergmeyer 1974) อะเซโตอิน ด้วย HPLC

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว เก็บตัวอย่างกากของแข็งจากบริษัทลำปางฟู้ดส์ ทำแห้งกากของแข็งที่ 65OC เป็นเวลา 6 h และบดด้วย Hammer Mill ใช้ตะแกรงคัดขนาด 1 mm สร้างเส้นโค้งมาตรฐานสำหรับการวิเคราะห์ - น้ำตาลกลูโคส, กรดอินทรีย์ (กรดซิตริก, กรดอะซิติก), เอทานอล, ไพรูเวต, อะเซตาลดีไฮด์, อะเซโตอิน, เบนซาลดีไฮด์ และกรดเบนโซอิก - ความเข้มข้นโปรตีน Bradford assay, PDC activity assay

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว ปริมาตร Conc. H2SO4 ที่เหมาะสมในการหยุดกิจกรรมการทำงานของเอนไซม์อะไมเลส แหล่งของเอนไซม์อะไมเลสและสัดส่วนผงกากของแข็งที่เหมาะสมในการผลิตน้ำตาลกลูโคส (เปรียบเทียบผลวิเคราะห์น้ำตาลทั้งหมดจาก phenol assay และ HPLC เพื่อคัดเลือกวิธีวิเคราะห์ที่ดีที่สุด) กล้าเชื้อ 10 ml ที่ตั้งนิ่งไว้และมีกลูโคสเป็นแหล่งอาหารคาร์บอนสำหรับจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์จะพร้อม inoculate ที่ 48 h (ผลจากการทดสอบที่เวลา 24, 48 และ 72 h)

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว ผลการเลี้ยงที่ระดับ 100 ml โดยการใช้น้ำตาลกลูโคสเป็นแหล่งอาหารคาร์บอนเท่านั้น การคัดเลือกสภาวะการทำไบโอทรานส์ฟอร์เมชั่นในสภาวะตั้งนิ่งหรือสภาวะเขย่าสำหรับจุลินทรีย์ผลิตเอทานอลบางสายพันธุ์

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Volume of conc. sulfuric for stopping reaction ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Volume of conc. sulfuric for stopping reaction ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว สัดส่วนผงกากของแข็ง:น้ำกลั่นที่เหมาะสม ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว สายสิริ (2545) a-amylase 80degC 1 h, 60 degC 2 h Glucoamylase

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว สัดส่วนผงกากของแข็ง:น้ำกลั่นที่เหมาะสม ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว สัดส่วนผงแป้งข้าวโพด:น้ำกลั่นที่เหมาะสม ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว สัดส่วนผงกากของแข็ง:น้ำกลั่นที่เหมาะสม ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว สัดส่วนผงแป้งข้าวโพด:น้ำกลั่นที่เหมาะสม ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Inoculation time selection ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว แผนการทดลองการตรวจสอบเวลาเพาะกล้าเชื้อจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ ณ เวลา 24, 48 และ 72 h โดยมีกลูโคสบริสุทธิ์เป็นแหล่งอาหารคาร์บอน

Inoculation time selection

Inoculation time selection

Inoculation time selection

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Control of 15 Strains ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว ผลทดลองสำหรับ control กรณีที่แหล่งอาหารคาร์บอนเป็นกลูโคสบริสุทธิ์ สำหรับเลี้ยงจุลินทรีย์ 15 สายพันธุ์ เพื่อเปรียบเทียบกับกรณีที่ใช้น้ำตาลกลูโคสที่ได้จากกากของแข็งโดยเอนไซม์อะไมเลส

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Control of 15 Strains ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว การทดลองเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ปริมาตร 100 ml โดยมีกลูโคสบริสุทธิ์เป็นแหล่งอาหารคาร์บอน (control) เป็นเวลา 48 h (ใช้กล้าเชื้อ 10 ml อายุ 48 h)

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Control of 15 Strains ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว Control of 15 Strains ผลงานที่ดำเนินการไปแล้ว

สิ่งที่จะดำเนินการต่อไป ใช้สัดส่วนของกากข้าวโพดต่อน้ำกลั่น (หรืออาจต้องใช้บัฟเฟอร์) ให้มากขึ้น (อัตราส่วนสูงสุดของกากข้าวโพดต่อน้ำกลั่น (g:ml) คือ 27.5:100 ถ้าสูงกว่านั้นของผสมจะกลายเป็นของแข็ง)

สิ่งที่จะดำเนินการต่อไป หากย่อยกากข้าวโพดได้น้ำตาลเพียงเล็กน้อย ต้องมีการเพิ่มน้ำตาลลงไปในระบบ อาจใช้กลูโคสบริสุทธิ์หรือโมลาซ เพื่อกระตุ้นให้เกิดการผลิตเอนไซม์ PDC สำหรับผลิต PAC นำจุลินทรีย์แต่ละสายพันธุ์ไปทำการทดลองไบโอทรานส์ฟอร์-เมชั่นในสภาวะเขย่า 200 rpm เนื่องจากผลการทดลองในสภาวะตั้งนิ่งได้ความเข้มข้น PAC เพียงเล็กน้อยเท่านั้น